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基本信息

項(xiàng)目名稱：
五種不同材料對(duì)飲用水中低濃度氨氮吸附性能的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
沸石、分子篩作為一種廉價(jià)的無機(jī)非金屬礦物，因其獨(dú)特的吸附、篩分和離子交換性能而在城市水處理中有著很好的應(yīng)用前景，利用它去除水中的氨氮具有效率高、工藝簡(jiǎn)單、易再生、處理成本低等特點(diǎn)。本文采用沸石、分子篩作為材料，先進(jìn)行預(yù)處理，使之對(duì)氨氮具有較高的離子選擇性和交換容量，并對(duì)其去除飲用水中低濃度氨氮（0.8～1.0mg/L）進(jìn)行了研究。
詳細(xì)介紹：
實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了五種不同材料（天然沸石、NaCl改性沸石、鈉型分子篩、水洗分子篩、H型分子篩）對(duì)微污染水源水中低濃度氨氮（0.8～1.0 mg/L）的吸附性能，考察了材料投加量、原水pH值、攪拌時(shí)間、初始濃度對(duì)氨氮去除效果的影響，并對(duì)比了五種材料去除氨氮的效果，結(jié)果表明：在相同條件下，自來水模擬水樣，氨氮初始濃度為1.0 mg/L左右，材料投加量為0.30 g/L，原水pH值為7，攪拌時(shí)間為45 min時(shí)，水洗分子篩對(duì)氨氮去除率可達(dá)91.6%，出水達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；通過XRD表征分析，鈉型分子篩與水洗分子篩的晶形結(jié)構(gòu)相同，而H型分子篩結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，在2θ為0～20°的位置上，天然沸石與分子篩的結(jié)構(gòu)明顯不同；由動(dòng)力學(xué)分析得到，水洗分子篩吸附氨氮的過程符合Langmuir方程，動(dòng)力學(xué)方程可用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型來描述。

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  • 五種不同材料對(duì)飲用水中低濃度氨氮吸附性能的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目前我國地下水源含有低濃度（1.0mg/L左右）氨氮，且低濃度氨氮很難用常規(guī)的方法去除。本課題組比較了五種吸附材料對(duì)飲用水中低濃度氨氮的去除效果，并進(jìn)行了材料表征和動(dòng)力學(xué)分析。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

采用天然礦物材料處理低濃度氨氮，解決了傳統(tǒng)工藝無法去除低濃度氨氮的弊端，且天然礦物原料來源廣，廉價(jià)易得，無毒無害、使用后的材料可以再生，重復(fù)利用。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

針對(duì)我國地下水中低濃度氨氮的問題，研究去除低濃度氨氮的方法材料勢(shì)在必行，將天然礦物材料應(yīng)用于飲用水中低濃度氨氮的去除試驗(yàn)研究，方法簡(jiǎn)單，效果顯著，實(shí)用性好。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文測(cè)試了五種不同材料（天然沸石、NaCl改性沸石、鈉型分子篩、水洗分子篩、H型分子篩）對(duì)微污染水源水中低濃度氨氮（0.8～1.0 mg/L）的吸附性能，考察了材料投加量、原水pH值、攪拌時(shí)間、初始濃度對(duì)氨氮去除效果的影響，并對(duì)比了五種材料去除氨氮的效果，結(jié)果表明：在相同條件下，自來水模擬水樣，氨氮初始濃度為1.0 mg/L左右，材料投加量為0.30 g/L，原水pH值為7，攪拌時(shí)間為45 min時(shí)，水洗分子篩對(duì)氨氮的去除率可達(dá)91.6%，出水達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（<0.5mg/L）。

獲獎(jiǎng)情況

“改性沸石對(duì)含氟地下水的除氟效果研究”發(fā)表于礦產(chǎn)綜合利用；并獲得2007年南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)協(xié)會(huì)第二十三屆論文年會(huì)三等獎(jiǎng)； “氯化鈉改性沸石對(duì)飲用水中低濃度氨氮吸附性能的研究”發(fā)表于天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)； “納米分子篩處理低濃度含氟地下水的試驗(yàn)研究”發(fā)表于天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)。

鑒定結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)所用去除氨氮的材料，“煅燒高嶺土制備系列納米分子篩的研究及應(yīng)用”，2003.8.9經(jīng)天津科委鑒定，鑒定結(jié)果屬：國際先進(jìn)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 付婉霞，聶正武.沸石去除地下水源水中度氨氮的試驗(yàn)研究[J].中國給水排水，2007，33(3)：106～109 [2] 張敏，葉鋒，張林生.沸石去除微污染水源中氨氮的研究[J].污染防治技術(shù)，2002，15(4)：7～9 [3] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法第四版[M]．北京：中國環(huán)境出版社，2002：279～281 [4] 趙丹，王曙光，欒兆坤等.改性斜發(fā)沸石吸附水中氨氮的研究[J].環(huán)境化學(xué)報(bào)，2003，22(1)：59～63 [5] J . R. Klieve. M. J . Semmens. An Evaluation of Pretreated Natural Zeolites for Ammoninm Removal [J] . Water Research ,1980. 2 (14)：131～135

同類課題研究水平概述

目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)飲用水中氨氮應(yīng)用各種方法進(jìn)行了去除研究，國外學(xué)者Konishi等介紹了利用沸石作為吸附柱填料，吸附水中的氨氮，氨氮質(zhì)量濃度為15mg/L，流量為480mL/min，停留時(shí)間為7min，出水氨氮達(dá)標(biāo)。M. Sarioglu以土耳其某地的天然沸石對(duì)水中氨氮進(jìn)行了序批式和連續(xù)的處理，在序批式處理中研究了攪拌時(shí)間和氨氮的初始濃度對(duì)去除效果的影響，在連續(xù)處理的實(shí)驗(yàn)中，考察了流速、pH值、氨氮的初始濃度的影響，當(dāng)氨氮的濃度從5 mg/L升高到12mg/L時(shí)，對(duì)氨氮的交換能力從0.7mg/g提高到1.08mg/g。Deyi Wu等將從粉煤灰中合成的鈉型沸石（Na－ZFA）經(jīng)過不同鹽處理后，形成Ca-,Mg-,Al-和Fe-ZFA沸石，考察它們同時(shí)去除水中氨氮的能力。 國內(nèi)學(xué)者耿土鎖曾研究過滴式生物濾池和淹沒式生物濾池對(duì)微污染地面水中氨氮（10-15mg/L）的去除效果，試驗(yàn)表明兩種生物濾池對(duì)氨氮的去除率均達(dá)到了65 %，張曦等研究了生物沸石床對(duì)模擬水中氨氮的去除效果，但是生物處理法需要較長的時(shí)間，各型生物設(shè)備的凈水效率與原水水質(zhì)水力負(fù)荷氣水比有關(guān)，特別是水溫對(duì)凈水效率的影響最大，且對(duì)于低濃度的氨氮很難處理，而且運(yùn)行能耗較高，操作較為復(fù)雜。江坤等在利用改性過的沸石對(duì)低濃度氨氮（5.0mg/L）進(jìn)行處理時(shí)，最高去除率可以達(dá)到60 %以上。張敏等認(rèn)為沸石離子交換法能有效地去除微污染水源中的氨氮，當(dāng)源水氨氮濃度為1.5～6.5mg/L時(shí)，氨氮去除可達(dá)50%以上。張曉麗等利用天然沸石和NaCl 改性后的沸石對(duì)含氨氮水樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)， 氨氮去除率可達(dá)42.8%。 縱觀水源水中氨氮去除的現(xiàn)狀，國內(nèi)外應(yīng)用各種方法對(duì)飲用水的低濃度的氨氮進(jìn)行了處理，但對(duì)于濃度為0.8-1.0mg/L的氨氮去除報(bào)道極少，但是該濃度的氨氮又達(dá)不到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，使水體有異味，而用上述方法難以去除，本課題致力于研究一種去除微污染水源中低濃度氨（0.8-1.0mg/L）的方法和材料，試驗(yàn)選取了五種材料（天然沸石，氯化鈉改性沸石，鈉型分子篩，水洗分子篩和H型分子篩）測(cè)試了去除水中低濃度氨氮（0.8-1.0mg/L），水洗分子篩去除氨氮的性能穩(wěn)定可靠，處理效果良好，該材料資源豐富，失效后容易再生，且其設(shè)備操作簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，特別適用于中小型水廠，應(yīng)該有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
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